EP0649181B1 - Antenna for portable radio apparatus, method for manufacturing the same and portable radio apparatus comprising the same - Google Patents
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- EP0649181B1 EP0649181B1 EP94402293A EP94402293A EP0649181B1 EP 0649181 B1 EP0649181 B1 EP 0649181B1 EP 94402293 A EP94402293 A EP 94402293A EP 94402293 A EP94402293 A EP 94402293A EP 0649181 B1 EP0649181 B1 EP 0649181B1
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- H01Q1/362—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith for broadside radiating helical antennas
Definitions
- the present invention relates to an antenna of the type for portable radio device, and in particular for radiotelephone, as well as a method of manufacturing a such an antenna and that a portable radio device comprising such an antenna.
- This antenna is intended to transmit and receive radio signals.
- extractable strands currently known are generally substantially cylindrical, so they occupy too much volume in the housing radiotelephone.
- An object of the present invention is therefore to create an antenna for a portable radio device, efficiency is increased compared to antennas of this type currently known.
- Another object of the present invention is to achieve an antenna of the previous type which occupies a volume at inside the weakest wearable device possible.
- Another object of the present invention is to make a previous type antenna in which the strand extractable as independent as possible from the housing associated radio device.
- the present invention provides for this purpose an antenna of the type for portable radio device, according to claim 1.
- the antenna 1 comprises a helical antenna 2 5 and an extractable strand 3.
- the helical antenna 2 is partly housed in a recess 4 of a radiotelephone case 5, partially shown in Figure 1.
- the housing 5 consists of a insulating material, possibly metallized, and has a shape substantially parallelepiped.
- an antenna box 6 shown in broken lines whose base comes complete the recess 4 is used.
- the helical antenna 2 is fully inserted in the antenna housing 6, and exceeds about three-quarters of its height beyond the housing 5 of the radiotelephone.
- a mandrel support 7 made of an insulating material, substantially shaped cylindrical, on the outside surface of which has been deposited by a conventional metal deposition process, a propeller 8.
- the pitch of the propeller 8 is variable and decreases from its base 8B to its apex 8A.
- the width of the track electric constituting the propeller 8 is also variable and decreases from base 8B to top 8A.
- the electrical length of the propeller 8 is substantially equal to half the average wavelength use.
- the base 8B of the propeller 8, located at the base of the mandrel 7, is connected by means of a tongue interconnection 9 to a coaxial cable 10 supplying the helical antenna 2 located in the housing 5 of the radiotelephone and also connected to the transmitter / receiver of the latter (not shown).
- a positioning ring 11 (shown in broken lines) made of an insulating material, intended to center and maintain the helical antenna 2.
- the extractable strand 3 consists of a ribbon metal 12 with a very flat C-shaped section (see Figures 2 and 9), which we will describe as flat.
- the length electrical tape 12 is approximately equal to half of the average wavelength of use. Ribbon 12 is in additionally inserted into a covering 13 made of an insulating material intended to protect it.
- the extractable strand 3 comprises in addition a metal element 15 at its top 3A, this element 15 extending in a direction substantially orthogonal to the X axis of the propeller 8 (the ribbon 12 extends in a direction substantially parallel to the axis X).
- the element 15 is also inserted into the covering 13, and it may or may not be electrically connected to the ribbon 12. will explain later its usefulness.
- the extractable strand 3 can operate in two positions. In a first position (corresponding to that illustrated in Figure 1), it is almost entirely tucked into the antenna housing 6 and into a housing adapted 14 practiced in the housing 5 of the radiotelephone. In this position, antenna 1 is of the quarter wave type (i.e. it uses box 5 as a counterweight electric), and only the helical antenna 2 is then used to the transmission and reception of radio signals.
- the walls of housing 14 are covered with metal 141 to constitute a shield for extractable strand 3 in retracted position.
- the strand extractable 3 In a second position (not shown), the strand extractable 3 is fully deployed outside the antenna box 6. In this case there is a coupling capacitive between strand 3 and the top of the antenna helical 2, so the total height of the antenna 1 and its radiation resistance are increased. In this position of the extractable strand 3, the antenna 1 is still quarter wave type.
- the lower end 13B of the covering 13 is frustoconical with its largest base diameter oriented towards the top of the antenna.
- the end 13B abuts against the upper wall 14A of the housing 14.
- a essential characteristic of the present invention resides in the fact that we use a helical antenna whose the propeller is of variable pitch, this pitch decreasing when we approaches the top of the helical antenna, that is to say as the theoretical current in a conventional helical antenna (i.e. pitch and constant width) of the same dimensions decreases.
- this structure improves efficiency antenna 1 by ensuring better energy transfer, and on the other hand to increase the bandwidth of the antenna 1.
- this structure makes it possible to establish in the helical antenna 2 a distribution substantially trapezoidal current. This increases the resistance of radiation of the antenna, and therefore its efficiency and its bandwidth.
- the turns of propeller 8 are in contact with each other at vertex 8A, so that we get at vertex 8A a continuous metallic surface. So the top 8A is rendered capacitive, which provides the distribution substantially trapezoidal of the current and the advantages which result.
- the turns of the propeller 8 constitute a tight spiraling without however to be in contact with each other. The capacity thus realized is made selfic, which increases the apparent value.
- achieving a capacity at the top of the helical antenna 2 facilitates and improves the capacitive coupling and adaptation between the latter and the extractable strand 3.
- variable pitch propeller makes it possible to obtain optimal adaptation and coupling conditions in two operating modes (strand retracted or deployed).
- FIG. 6A very schematically, a helical antenna 62 with pitch and width constant, according to the prior art.
- Curve 63 in Figure 6B represents the intensity of the current i as a function of the height h along the X axis of the helical antenna 62.
- Figure 6C shows the diagram equivalent of antenna 62: this antenna is equivalent to one pure inductance 64.
- FIG. 7A very schematically, a helical antenna 72 which could be used instead of the helical antenna 2 of FIG. 1.
- the turns of antenna 72 are in contact with each other at top of the latter so as to constitute a continuous metallization.
- Curve 73 of Figure 78 which represents the intensity of the current i as a function of the height h along the X axis, shows that the distribution of current tends towards a trapezoidal shape.
- Figure 7C which represents the equivalent diagram of antenna 72, illustrates that the latter is equivalent to an inductance 74 in series with capacity 75.
- FIG. 8A very schematic, a helical antenna 82 which could be used in instead of the helical antenna 2 in FIG. 1.
- the turns of antenna 82 are in contact with each other others at the top of the latter so as to constitute continuous metallization, and tightened without being contact with each other immediately before to reach the top.
- the rest of the propeller is not constant.
- the curve 83 of FIG. 8B which represents the intensity of the current i as a function of the height h according to the X axis, shows that the current distribution tends to more and more (compared to Figure 7B) towards a form trapezoidal.
- Figure 8C which shows the diagram equivalent of antenna 82, illustrates that the latter equivalent to a first inductance 84 (corresponding to the part of the propeller with constant pitch), in series with a second inductor 85 (corresponding to the part of tight pitch propeller) and with capacity 86 (corresponding at the top of the propeller where the turns are in contact with each other with the others).
- the helical antenna 2 shown in Figure 1 illustrates the principles which have just been exposed. She is shown schematically in Figure 3A, and accompanied by FIG. 3B of the corresponding curve 33 representing the intensity of the current i as a function of the height according to the X axis. Note that the area between the curve 33 and the coordinate axes is further increased by relative to the surface corresponding to FIGS. 7B or 8B. This has the effect of increasing the radiation resistance and therefore the efficiency and bandwidth of the antenna.
- Figures 4 and 5 show the diagrams antenna 1 equivalents respectively when the strand extractable 3 is in the retracted position and when in deployed position.
- Increasing the height of antenna 1 by deploying the extractable strand 3 improves, in a known manner, the efficiency of the antenna, by increasing its effective height and its radiation resistance.
- the extractable strand 3 is not necessarily located outside the helical antenna 2; indeed, if the support mandrel is hollow, the strand extractable can be inside the mandrel 7, this which has the advantage of saving space additional.
- FIGS. 10 and 11 also show possible variants for the extractable strand 3.
- Figure 10 shows a variant usable in place of the tape 12 of the extractable strand 3 of the Figures 1, 2 and 9 (element 15 has not been shown in figure 10).
- metallic tape 12 instead of using metallic tape 12, uses a metallic conductive line 1012 deposited from so as to form a crenellated line on a film in one insulating material constituting part of the covering 13.
- the line 1012 is embedded in the covering 13.
- Such a structure shortens the effective length of the strand extractable 3, while maintaining an electrical length equal to half the wavelength. This allows decrease the space occupied by the extractable strand 3 to inside of the radiotelephone case 5.
- a metallic wire can be used 1112 having a crushed spring structure producing a tile effect without contact between the turns.
- the spring 1112 is also embedded in a coating 13 made of an insulating material, and the advantages it provides are identical to those obtained with line 1012.
- All these structures for the extractable strand 3 (ribbon 12, line 1012, spring 1112) reduce more or less the size of the extractable strand 3 in the radiotelephone case 5, which leaves more space for other essential elements of the latter.
- the insulating material constituting the covering 13 will be chosen at both to give strand 3 flexibility and to ensure sufficient mechanical strength for protect the metal part it contains.
- the upper metal part of strand 3, located immediately before the capacitive element 15, is connected to this last by an inductive structure 16. This allows improve the efficiency in the deployed position of the strand extractable 3.
- the helical antenna 2 as well as all the variants which have been described, can be made by metallic deposition on a support mandrel 7.
- the propeller can thus be obtained according to any method classic (metallization then screen printing, metallization then masking and photolithography, according to the method described in patent application EP-0 465 658, etc.).
- the propeller can be made on the external surface or internal of a mandrel made of an insulating material (when this mandrel is tubular).
- a mandrel made of an insulating material (when this mandrel is tubular).
- the metallization will be covered with a protective coating (not shown).
- the thickness of the mandrel wall preferably be low, to facilitate coupling possible capacitive with an extractable strand. Moreover, he it may be necessary to ensure the rigidity of the antenna helical thus obtained by inserting into the mandrel a any reinforcement piece of insulating material.
- the proposed method of making propeller 8 by metallization is advantageous because it makes the very compact helical antenna 2, which allows this last to occupy as little space as possible inside of the radiotelephone case 5.
- the reproducibility of the propeller thus produced is better compared to using a wound wire.
- the flexible film 20 can be constituted in particular from Kapton, Mylar or Duroid (registered trademarks).
- Her form constitutes the developed form of the final form that we want to give to the helical antenna.
- Film 20 has metallized vias for this purpose 22, and on its face opposite to that comprising the pattern 21, around the metallized vias 22, metallized pellets 23 (see figure 14B) intended to ensure continuity of the whole.
- the film 20 is assembled by welding on a mandrel (not shown) of desired shape (see figure 14B).
- This method has the advantage of being simpler work (depositing on a flat surface is more simple to realize that depositing on a surface of revolution), and allow to give to the antenna helical any shape (frustoconical, cylindrical, of rectangular section, etc ).
- the film 20 has a "tab" at its upper part 24 rectangular, with an area smaller than that of film 20, on which also shows a metallization pattern 25 comprising a full central part 26, surrounded by a spiraling 27.
- This tab 24 is intended to be folded down right angle when assembling film 20 on a form rectangular with rounded corners.
- the central part full 26 will then constitute the capacitive apex of the antenna helical, and spiraling the high inductance part.
- the tab 24 can be entirely metallized by solid metallization.
- the lower recess 28 of the film 20 will serve to make the interconnection tab with the coaxial cable Power.
- All the variants which have just been described for the antenna according to the invention comprise a supply by coaxial cable, this coaxial cable being connected on the one hand to the helical antenna, and on the other hand the radiotelephone transmitter / receiver with which the antenna according to the invention is related.
- the propeller 138 has two portions 138A and 138B.
- the 138A portion is consisting of a 1381 metallization, for example on the outer surface of the mandrel 7, of width and pitch variable so as to achieve a capacitive peak and a high inductance, in the same way as in figure 1.
- the part 138B includes a metallization 1382 on the surface exterior extending metallization 1381 but having a constant pitch and width, and metallization corresponding 1383 on the inner surface of the mandrel 7 (tubular) opposite metallization 1382 and wider than the latter.
- the electrical length of the portion 138A is about a quarter of the wavelength, as is that of portion 138B.
- the lower part of the helical antenna 132 serves thus both of radiating element (metallizations 1381 and 1382) and power line (1382 and 1383), the metallization 1383 corresponding to the ground conductor, that is to say to the external conductor of the coaxial supply, and the metallization 1382 corresponding to the core of the supply coaxial (when metallization 1381-1382 is located on the inner surface of the mandrel 7, the metallization 1383 is then of course at outside).
- the manufacturing method of the helical antenna according to Figures 13A and 13B can be one of the methods previously described. You can also make the antenna 132 by winding, although this is much less easy.
- an antenna according to the invention does not does not necessarily have an extractable strand. Indeed, such a strand is only necessary to allow the antenna to function whatever the conditions, and a such specification is not always formulated.
- Using a metallization method to manufacturing the helical antenna according to the invention allows besides easily making circuits as constants distributed or located at the top of the antenna, or additional impedance correction elements.
- the essential characteristic of the invention is to produce a variable pitch propeller and decreasing towards the top of the helical antenna, with a wire whose width decreases towards its top.
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Abstract
Description
La présente invention concerne une antenne du type pour dispositif radio portable, et notamment pour radiotéléphone, ainsi qu'un procédé de fabrication d'une telle antenne et qu'un dispositif radio portable comportant une telle antenne. Cette antenne est destinée à émettre et à recevoir des signaux radio.The present invention relates to an antenna of the type for portable radio device, and in particular for radiotelephone, as well as a method of manufacturing a such an antenna and that a portable radio device comprising such an antenna. This antenna is intended to transmit and receive radio signals.
Les antennes utilisées actuellement dans les dispositifs radio portables, et plus particulièrement dans les radiotéléphones, comportent en général :
- une antenne hélicoïdale quart d'onde disposée à la partie supérieure du boítier du radiotéléphone et alimentée par une ligne coaxiale couplée à l'émetteur/récepteur du dispositif radio, pour l'utilisation dans des conditions normales, l'hélice étant en général constituée d'un fil métallique bobiné autour d'un mandrin support en un matériau isolant,
- éventuellement, pour l'utilisation du dispositif radio dans des conditions fortement perturbées, un brin demi-onde extractible hors du boítier du dispositif radio, tel que, lorsqu'il se trouve en position rentrée à l'intérieur du boítier, il est pratiquement entièrement découplé de l'antenne hélicoïdale, et lorsqu'il se trouve en position déployée hors du boítier, il est couplé de manière capacitive à l'antenne hélicoïdale.
- a quarter-wave helical antenna placed at the top of the radiotelephone case and supplied by a coaxial line coupled to the transmitter / receiver of the radio device, for use under normal conditions, the propeller generally being made up of: '' a metal wire wound around a support mandrel made of an insulating material,
- possibly, for the use of the radio device in highly disturbed conditions, a half-wave strand extractable from the housing of the radio device, such that, when it is in the retracted position inside the housing, it is practically entirely decoupled from the helical antenna, and when it is in the deployed position outside the housing, it is capacitively coupled to the helical antenna.
De telles antennes sont décrites par exemple dans la demande de brevet EP-0 367 609 et dans le brevet US-4 121 218.Such antennas are described for example in the patent application EP-0 367 609 and in the patent US-4,121,218.
Les performances radio de telles antennes, bien qu'elles soient acceptables pour l'utilisation qui en est faite, ne sont pas optimales, notamment en termes d'efficacité et de bande passante. Ceci est dû au fait que leur impédance de rayonnement, caractéristique de leur pouvoir rayonnant et par conséquent de leur efficacité en tant qu'antennes, est faible (en pratique très inférieure à 50Ω).The radio performance of such antennas, although that they are acceptable for their use are not optimal, especially in terms efficiency and bandwidth. This is due to the fact that their radiation impedance, characteristic of their radiant power and therefore their effectiveness in as long as antennas, is weak (in practice much less than 50Ω).
D'autre part, compte tenu de la taille actuelle relativement faible des radiotéléphones portatifs, il est souhaitable, pour occuper le moins de place possible dans le boítier du radiotéléphone, de diminuer autant que possible l'encombrement du brin extractible, ce dernier étant logé à l'intérieur du boítier lorsqu'il se trouve en position rentrée. En effet, le volume occupé à l'intérieur du boítier par le brin extractible ne peut y être occupé par d'autres éléments nécessaires au fonctionnement du radiotéléphone (émetteur/récepteur, modulateur/démodulateur, codeur/décodeur, connecteur de carte à puce, etc...).On the other hand, given the current size relatively small portable radio it is desirable, to occupy as little space as possible in the radiotelephone case, decrease as much as possible the size of the extractable strand, the latter being housed at the inside of the case when it is in position September. Indeed, the volume occupied inside the case by the extractable strand cannot be occupied by others elements necessary for the operation of the radiotelephone (transmitter / receiver, modulator / demodulator, encoder / decoder, smart card connector, etc.).
Or les brins extractibles connus actuellement sont généralement sensiblement cylindriques, de sorte qu'ils occupent un volume trop important dans le boítier du radiotéléphone.Now the extractable strands currently known are generally substantially cylindrical, so they occupy too much volume in the housing radiotelephone.
En outre, les performances en termes de gain et d'omnidirectionnalité des antennes connues du type précédent utilisant un brin extractible sont détériorées par la dépendance entre ce dernier et le boítier du radiotéléphone.In addition, the performance in terms of gain and omnidirectionality of known antennas of the previous type using an extractable strand are deteriorated by the dependence between the latter and the radiotelephone box.
Un but de la présente invention est par conséquent de réaliser une antenne pour dispositif radio portable dont l'efficacité soit accrue par rapport aux antennes de ce type connues actuellement.An object of the present invention is therefore to create an antenna for a portable radio device, efficiency is increased compared to antennas of this type currently known.
Un autre but de la présente invention est de réaliser une antenne du type précédent qui occupe un volume à l'intérieur du dispositif portable qui soit le plus faible possible.Another object of the present invention is to achieve an antenna of the previous type which occupies a volume at inside the weakest wearable device possible.
Enfin, un autre but de la présente invention est de réaliser une antenne de type précédent dans laquelle le brin extractible soit le plus indépendant possible du boítier du dispositif radio associé.Finally, another object of the present invention is to make a previous type antenna in which the strand extractable as independent as possible from the housing associated radio device.
La présente invention propose à cet effet une antenne du type pour dispositif radio portable, selon la revendication 1. The present invention provides for this purpose an antenna of the type for portable radio device, according to claim 1.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaítront dans la description suivante de modes de réalisation possibles d'une antenne selon l'invention, ces modes de réalisation étant donnés à titre illustratif et nullement limitatif.Other features and advantages of this invention will appear in the following description of modes possible embodiments of an antenna according to the invention, these embodiments being given by way of illustration and in no way limiting.
Dans les figures suivantes :
- la figure 1 représente, en coupe partielle, une portion d'un radiotéléphone au niveau de laquelle est installée une antenne selon l'invention,
- la figure 2 est une coupe transversale du brin extractible représenté en figure 1,
- la figure 3A représente de manière schématique l'antenne hélicoïdale de la figure 1, et la figure 3B la courbe correspondante donnant l'intensité en fonction de la hauteur depuis la base de l'hélice,
- la figure 4 est un schéma équivalent de l'antenne de la figure 1 lorsque le brin extractible est en position rentrée,
- la figure 5 est un schéma équivalent de l'antenne de la figure 1 lorsque le brin extractible est en position déployée,
- la figure 6A représente de manière schématique une antenne hélicoïdale classique, la figure 6B la courbe correspondante donnant l'intensité en fonction de la hauteur depuis la base de l'hélice, et la figure 6C le schéma équivalent de cette antenne,
- la figure 7A représente de manière schématique une antenne hélicoïdale à hélice à pas variable mais à largeur constante, non conforme à la présente invention, la figure 7B la courbe correspondante donnant l'intensité en fonction de la hauteur depuis la base de l'hélice, et la figure 7C le schéma équivalent de cette antenne,
- la figure 8A représente de manière schématique une autre antenne hélicoïdale à hélice à pas variable mais à largeur constante, non conforme à la présente invention, la figure 8B la courbe correspondante donnant l'intensité en fonction de la hauteur depuis la base de l'hélice, et la figure 8C le schéma équivalent de cette antenne,
- la figure 9 représente en vue de face et en coupe partielle le brin extractible de l'antenne de la figure 1,
- la figure 10 représente en vue de face et en coupe partielle une première variante du brin extractible de l'antenne de la figure 1, dans son revêtement de protection,
- la figure 11 représente en vue de face et en coupe partielle une deuxième variante du brin extractible de l'antenne de la figure 1, dans son revêtement de protection,
- la figure 12 représente en perspective une variante possible pour le brin extractible de la figure 9,
- la figure 13A représente en vue de face une variante possible pour l'antenne hélicoïdale de la figure 1,
- la figure 13B est une vue en coupe de la paroi de l'antenne hélicoïdale de la figure 13A,
- la figure 13C représente la courbe donnant l'intensité en fonction de la hauteur depuis la base de l'hélice de l'antenne de la figure 13A,
- la figure 14A montre ce qui est obtenu à l'issue d'une étape d'une méthode possible de fabrication d'une antenne hélicoïdale telle que celle de la figure 1,
- la figure 14B montre comment procéder à l'assemblage de ce qui a été obtenu à la figure 14A.
- FIG. 1 represents, in partial section, a portion of a radiotelephone at the level of which an antenna according to the invention is installed,
- FIG. 2 is a cross section of the extractable strand shown in FIG. 1,
- FIG. 3A schematically represents the helical antenna of FIG. 1, and FIG. 3B the corresponding curve giving the intensity as a function of the height from the base of the propeller,
- FIG. 4 is an equivalent diagram of the antenna of FIG. 1 when the extractable strand is in the retracted position,
- FIG. 5 is an equivalent diagram of the antenna of FIG. 1 when the extractable strand is in the deployed position,
- FIG. 6A schematically represents a conventional helical antenna, FIG. 6B the corresponding curve giving the intensity as a function of the height from the base of the propeller, and FIG. 6C the equivalent diagram of this antenna,
- FIG. 7A schematically represents a helical antenna with a variable pitch but constant width propeller, not in accordance with the present invention, FIG. 7B the corresponding curve giving the intensity as a function of the height from the base of the propeller, and FIG. 7C the equivalent diagram of this antenna,
- FIG. 8A schematically represents another helical antenna with a variable pitch propeller but of constant width, not in accordance with the present invention, FIG. 8B the corresponding curve giving the intensity as a function of the height from the base of the propeller , and FIG. 8C the equivalent diagram of this antenna,
- FIG. 9 represents in front view and in partial section the extractable strand of the antenna of FIG. 1,
- FIG. 10 represents in front view and in partial section a first variant of the extractable strand of the antenna of FIG. 1, in its protective coating,
- FIG. 11 shows in front view and in partial section a second variant of the extractable strand of the antenna of FIG. 1, in its protective coating,
- FIG. 12 shows in perspective a possible variant for the extractable strand of FIG. 9,
- FIG. 13A represents a front view of a possible variant for the helical antenna of FIG. 1,
- FIG. 13B is a sectional view of the wall of the helical antenna of FIG. 13A,
- FIG. 13C represents the curve giving the intensity as a function of the height from the base of the antenna propeller of FIG. 13A,
- FIG. 14A shows what is obtained at the end of a step of a possible method of manufacturing a helical antenna such as that of FIG. 1,
- Figure 14B shows how to assemble what was obtained in Figure 14A.
Dans toutes ces figures, les éléments communs portent les mêmes numéros de référence.In all these figures, the common elements bear the same reference numbers.
On se reportera en premier lieu à la figure 1.We will first refer to Figure 1.
On voit dans cette figure une antenne 1 selon
l'invention. L'antenne 1 comprend une antenne hélicoïdale 2
5 et un brin extractible 3. We see in this figure an antenna 1 according to
the invention. The antenna 1 comprises a
L'antenne hélicoïdale 2 est logée en partie dans un
évidement 4 d'un boítier 5 de radiotéléphone, partiellement
représenté en figure 1. Le boítier 5 est constituée d'un
matériau isolant, éventuellement métallisé, et a une forme
sensiblement parallélépipédique. Afin de maintenir et de
protéger l'antenne hélicoïdale 2, un boítier d'antenne 6
(représenté en trait interrompu) dont la base vient
compléter l'évidement 4 est utilisé.The
L'antenne hélicoïdale 2 est entièrement insérée dans
le boítier d'antenne 6, et dépasse environ des trois quarts
de sa hauteur au-delà du boítier 5 du radiotéléphone.The
Elle est constituée plus particulièrement d'un mandrin
support 7 en un matériau isolant, de forme sensiblement
cylindrique, sur la surface extérieure duquel a été déposée
par un procédé de dépôt métallique classique, une hélice 8.
Selon l'invention, le pas de l'hélice 8 est variable et
diminue à partir de sa base 8B jusqu'à son sommet 8A. De
même, toujours selon l'invention, la largeur de la piste
électrique constituant l'hélice 8 est également variable et
diminue à partir de la base 8B jusqu'au sommet 8A. On
expliquera les raisons d'une telle structure et les
avantages qu'elle procure dans la suite de la présente
description.It consists more particularly of a
La longueur électrique de l'hélice 8 est sensiblement
égale à la moitié de la longueur d'onde moyenne
d'utilisation.The electrical length of the
La base 8B de l'hélice 8, se trouvant à la base du
mandrin 7, est reliée par l'intermédiaire d'une languette
d'interconnexion 9 à un câble coaxial 10 d'alimentation de
l'antenne hélicoïdale 2 se trouvant dans le boítier 5 du
radiotéléphone et relié par ailleurs à l'émetteur/récepteur
de ce dernier (non représenté).The
On trouve également dans le boítier d'antenne 6 une
bague de positionnement 11 (représentée en trait interrompu)
en un matériau isolant, destinée à centrer et à maintenir
l'antenne hélicoïdale 2. There is also in the antenna housing 6 a
positioning ring 11 (shown in broken lines)
made of an insulating material, intended to center and maintain
the
Le brin extractible 3 est constitué d'un ruban
métallique 12 de section en forme de C très aplati (voir
figures 2 et 9), que l'on qualifiera de méplate. La longueur
électrique du ruban 12 est sensiblement égale à la moitié de
la longueur d'onde moyenne d'utilisation. Le ruban 12 est en
outre inséré dans un revêtement 13 en un matériau isolant
destiné à la protéger.The
De manière avantageuse, le brin extractible 3 comprend
en outre un élément métallique 15 en son sommet 3A, cet
élément 15 s'étendant dans une direction sensiblement
orthogonale à l'axe X de l'hélice 8 (le ruban 12 s'étend
selon une direction sensiblement parallèle à l'axe X).
L'élément 15 est également inséré dans le revêtement 13, et
il peut être ou non relié électriquement au ruban 12. On
expliquera plus loin son utilité.Advantageously, the
Le brin extractible 3 peut fonctionner dans deux
positions. Dans une première position (correspondant à celle
illustrée en figure 1), il est pratiquement entièrement
rentré dans le boítier d'antenne 6 et dans un logement
adapté 14 pratiqué dans le boítier 5 du radiotéléphone. Dans
cette position, l'antenne 1 est du type quart d'onde
(c'est-à-dire qu'elle utilise le boítier 5 comme contrepoids
électrique), et seule l'antenne hélicoïdale 2 sert alors à
l'émission et à la réception de signaux radio. Les parois du
logement 14 sont recouvertes de métal 141 pour constituer un
blindage pour le brin extractible 3 en position rentrée.The
Dans une deuxième position (non représentée), le brin
extractible 3 est entièrement déployé à l'extérieur du
boítier d'antenne 6. Il y a dans ce cas un couplage
capacitif entre le brin 3 et le sommet de l'antenne
hélicoïdale 2, de sorte que la hauteur totale de l'antenne 1
et sa résistance de rayonnement sont augmentées. Dans cette
position du brin extractible 3, l'antenne 1 est encore du
type quart d'onde.In a second position (not shown), the strand
extractable 3 is fully deployed outside the
antenna box 6. In this case there is a coupling
capacitive between
Afin de limiter la course du brin extractible 3 lors
de son déploiement, l'extrémité inférieure 13B du revêtement
13 est de forme tronconique avec sa base de plus grand
diamètre orientée vers le sommet de l'antenne. L'extrémité
13B vient en butée contre la paroi supérieure 14A du
logement 14.In order to limit the travel of the
comme cela a été mentionné plus haut, une caractéristique essentielle de la présente invention réside dans le fait que l'on utilise une antenne hélicoïdale dont l'hélice est à pas variable, ce pas diminuant lorsque l'on se rapproche du sommet de l'antenne hélicoïdale, c'est-à-dire au fur et à mesure que le courant théorique dans une antenne hélicoïdale classique (c'est-à-dire de pas et de largeur constants) de mêmes dimensions diminue. Une telle structure permet d'une part d'améliorer l'efficacité de l'antenne 1 en assurant mieux le transfert d'énergie, et d'autre part d'augmenter la bande passante de l'antenne 1.as mentioned above, a essential characteristic of the present invention resides in the fact that we use a helical antenna whose the propeller is of variable pitch, this pitch decreasing when we approaches the top of the helical antenna, that is to say as the theoretical current in a conventional helical antenna (i.e. pitch and constant width) of the same dimensions decreases. A on the one hand, this structure improves efficiency antenna 1 by ensuring better energy transfer, and on the other hand to increase the bandwidth of the antenna 1.
En effet, cette structure permet d'établir dans l'antenne hélicoïdale 2 une distribution sensiblement trapézoïdale du courant. On augmente ainsi la résistance de rayonnement de l'antenne, et par conséquent son efficacité et sa bande passante.Indeed, this structure makes it possible to establish in the helical antenna 2 a distribution substantially trapezoidal current. This increases the resistance of radiation of the antenna, and therefore its efficiency and its bandwidth.
Dans l'exemple illustré en figure 1, les spires de
l'hélice 8 sont en contact les unes avec les autres au
sommet 8A, de sorte que l'on obtient au sommet 8A une
surface métallisée continue. Ainsi, le sommet 8A est rendu
capacitif, ce qui permet d'obtenir la distribution
sensiblement trapézoïdale du courant et les avantages qui en
résultent. Immédiatement avant le sommet 8A, les spires de
l'hélice 8 constituent un spiralage serré sans toutefois
être en contact les unes avec les autres. La capacité
réalisée est ainsi rendue selfique, ce qui en augmente la
valeur apparente. En outre, le fait de réaliser une capacité
au sommet de l'antenne hélicoïdale 2 facilite et améliore le
couplage capacitif et l'adaptation entre cette dernière et
le brin extractible 3. In the example illustrated in Figure 1, the turns of
Ainsi, l'hélice à pas variable permet d'obtenir des conditions optimales d'adaptation et de couplage dans les deux modes de fonctionnement (brin rentré ou déployé).Thus, the variable pitch propeller makes it possible to obtain optimal adaptation and coupling conditions in two operating modes (strand retracted or deployed).
A titre d'exemple, on a représenté en figure 6A, très
schématiquement, une antenne hélicoïdale 62 à pas et largeur
constants, selon l'art antérieur. La courbe 63 en figure 6B
représente l'intensité du courant i en fonction de la
hauteur h selon l'axe X de l'antenne hélicoïdale 62. On voit
que la distribution du courant i est sensiblement
triangulaire. Enfin, la figure 6C représente le schéma
équivalent de l'antenne 62 : cette antenne équivaut à une
inductance pure 64.By way of example, there is shown in FIG. 6A, very
schematically, a
On voit en figure 7A, de manière très schématique, une
antenne hélicoïdale 72
qui pourrait être utilisée en lieu et place de
l'antenne hélicoïdale 2 de la figure 1. Les spires de
l'antenne 72 sont en contact les unes avec les autres au
sommet de cette dernière de manière à constituer une
métallisation continue. La courbe 73 de la figure 78, qui
représente l'intensité du courant i en fonction de la
hauteur h selon l'axe X, montre bien que la distribution de
courant tend vers une forme trapézoïdale. La figure 7C, qui
représente le schéma équivalent de l'antenne 72, illustre
que cette dernière équivaut à une inductance 74 en série
avec une capacité 75.We see in Figure 7A, very schematically, a
De même, on voit en figure 8A, de manière très
schématique, une antenne hélicoïdale 82
qui pourrait être utilisée en
lieu et place de l'antenne hélicoïdale 2 de la figure 1. Les
spires de l'antenne 82 sont en contact les unes avec les
autres au sommet de cette dernière de manière à constituer
une métallisation continue, et resserrées sans être en
contact les unes avec les autres immédiatement avant
d'atteindre le sommet. Le reste de l'hélice est à pas
constant. La courbe 83 de la figure 8B, qui représente
l'intensité du courant i en fonction de la hauteur h selon
l'axe X, montre bien que la distribution de courant tend de
plus en plus (par rapport à la figure 7B) vers une forme
trapézoïdale. La figure 8C, qui représente le schéma
équivalent de l'antenne 82, illustre que cette dernière
équivaut à une première inductance 84 (correspondant à la
partie de l'hélice à pas constant), en série avec une
deuxième inductance 85 (correspondant à la partie de
l'hélice à pas serré) et avec une capacité 86 (correspondant
au sommet de l'hélice où les spires sont en contact les unes
avec les autres).Similarly, we see in Figure 8A, very
schematic, a helical antenna 82
which could be used in
instead of the
Selon un perfectionnement avantageux de la présente invention, afin d'augmenter encore la résistance de rayonnement d'une antenne hélicoïdale telle que celle représentée à la figure 7A ou à la figure 8A, c'est-à-dire d'accroítre sa surtension, on optimise la largeur de la piste électrique constituant l'hélice, afin d'augmenter la surface définie par la distribution de courant. On obtient ainsi une efficacité et une largeur de bande encore améliorées pour l'antenne selon l'invention.According to an advantageous improvement of the present invention, in order to further increase the resistance of radiation from a helical antenna such as that shown in Figure 7A or Figure 8A, i.e. increase its overvoltage, we optimize the width of the electric track constituting the propeller, in order to increase the area defined by the current distribution. We obtain thus an efficiency and a bandwidth still improved for the antenna according to the invention.
L'antenne hélicoïdale 2 représentée en figure 1
illustre les principes qui viennent d'être exposés. Elle est
représentée schématiquement en figure 3A, et accompagnée en
figure 3B de la courbe 33 correspondante représentant
l'intensité du courant i en fonction de la hauteur selon
l'axe X. On remarque que la surface comprise entre la courbe
33 et les axes de coordonnées est encore augmentée par
rapport à la surface correspondante aux figures 7B ou 8B.
Ceci a pour effet d'accroítre la résistance de rayonnement
et donc l'efficacité et la bande passante de l'antenne.The
On a représenté aux figures 4 et 5 les schémas équivalents de l'antenne 1 respectivement lorsque le brin extractible 3 est en position rentrée et lorsqu'il est en position déployée.Figures 4 and 5 show the diagrams antenna 1 equivalents respectively when the strand extractable 3 is in the retracted position and when in deployed position.
En figure 4 :
- C1 représente la capacité cumulée ajoutée d'une
part par l'élément 15 au sommet 3A dubrin extractible 3 et d'autre part par la partie capacitive du sommet 8A de l'hélice 8 ; la partie de C1 correspondant à l'élément 15 dubrin 3 complète l'effet apporté par le sommet capacitif 8A de l'hélice 8, - LH représente l'inductance élevée due au spiralage serré immédiatement avant le sommet 8A de l'hélice 8,
- LB représente l'inductance faible de la partie basse de l'hélice 8 ; LB est négligeable devant LH,
- C2 est une capacité parasite sur la partie basse de l'hélice 8 ; elle est négligeable du fait que LB est très petite devant LH.
- C 1 represents the cumulative capacity added on the one hand by the
element 15 to the top 3A of theextractable strand 3 and on the other hand by the capacitive part of the top 8A of thepropeller 8; the part of C 1 corresponding to theelement 15 of thestrand 3 completes the effect provided by the capacitive top 8A of thepropeller 8, - L H represents the high inductance due to the tight spiraling immediately before the apex 8A of the
propeller 8, - L B represents the low inductance of the lower part of the
propeller 8; L B is negligible compared to L H , - C 2 is a parasitic capacity on the lower part of the
propeller 8; it is negligible because L B is very small compared to L H.
En figure 5, la partie de C1 apportée par l'élément 15
au sommet 3A du brin extractible 3 n'a plus d'effet lorsque
le brin 3 se trouve en position déployée, et la partie de C1
apportée par le sommet 8A de l'hélice 8 a été prise en
compte dans la capacité C3 de couplage du brin extractible 3
avec l'antenne hélicoïdale 2 ; ce couplage est élevé et a
tendance à réduire l'effet de LH, ce qui compense la
capacité C4 ajoutée par le brin 3 déployé et correspondant à
l'effet d'antenne du brin 3 par rapport à l'environnement
extérieur.In FIG. 5, the part of C 1 brought by the
Le fait d'augmenter la hauteur de l'antenne 1 en
déployant le brin extractible 3 améliore, de manière connue,
l'efficacité de l'antenne, en augmentant sa hauteur efficace
et sa résistance de rayonnement.Increasing the height of antenna 1 by
deploying the
On notera que le brin extractible 3 n'est pas
nécessairement situé à l'extérieur de l'antenne hélicoïdale
2 ; en effet, si le mandrin support est creux, le brin
extractible peut se trouver à l'intérieur du mandrin 7, ce
qui a l'avantage de procurer une économie de place
supplémentaire.Note that the
On a en outre représenté aux figures 10 et 11 des
variantes possibles pour le brin extractible 3.FIGS. 10 and 11 also show
possible variants for the
Plus précisément, la figure 10 représente une variante
utilisable à la place du ruban 12 du brin extractible 3 des
figures 1, 2 et 9 (l'élément 15 n'a pas été représenté en
figure 10). Au lieu d'utiliser un ruban métallique 12, on
utilise une ligne conductrice métallique 1012 déposée de
manière à former une ligne crénelée sur un film en un
matériau isolant constituant une partie du revêtement 13. La
ligne 1012 est noyée dans le revêtement 13. Une telle
structure permet de raccourcir la longueur effective du brin
extractible 3, tout en conservant une longueur électrique
égale à la moitié de la longueur d'onde. Ceci permet de
diminuer l'espace occupé par le brin extractible 3 à
l'intérieur du boítier 5 du radiotéléphone. De même qu'avec
le ruban 12, on peut en outre éventuellement utiliser
l'élément 15 à la partie supérieure du brin 3, pour obtenir
le même effet que celui décrit précédemment.More specifically, Figure 10 shows a variant
usable in place of the
Selon une autre variante possible pour le brin
extractible 3, illustrée à la figure 11 (l'élément 15 n'a
pas été représenté sur ces figures, mais peut également être
utilisé en relation avec la variante qui y est illustrée),
on peut utiliser à la place du ruban 12 un fil métallique
1112 ayant une structure de ressort écrasé produisant un
effet de tuile sans contact entre les spires.According to another possible variant for the strand
extractable 3, illustrated in FIG. 11 (the
Le ressort 1112 est également noyé dans un revêtement
13 en un matériau isolant, et les avantages qu'il procure
sont identiques à ceux obtenus avec la ligne 1012.The
Toutes ces structures pour le brin extractible 3
(ruban 12, ligne 1012, ressort 1112) permettent de réduire
plus ou moins l'encombrement du brin extractible 3 dans le
boítier 5 du radiotéléphone, ce qui laisse plus d'espace
pour d'autres éléments indispensables de ce dernier. Le
matériau isolant constituant le revêtement 13 sera choisi à
la fois pour conférer au brin 3 une certaine souplesse et
pour assurer une résistance mécanique suffisante pour
protéger la partie métallique qu'il renferme.All these structures for the extractable strand 3
(
Selon un perfectionnement possible pour le brin
extractible 3, plus particulièrement adaptée à l'utilisation
du ruban 12, la partie métallique haute du brin 3, située
immédiatement avant l'élément capacitif 15, est reliée à ce
dernier par une structure inductive 16. Ceci permet
d'améliorer l'efficacité en position déployée du brin
extractible 3.According to a possible improvement for the strand
extractable 3, more particularly suitable for
On va donner à présent des précisions sur la fabrication d'une antenne hélicoïdale selon l'invention.We will now give details on the manufacture of a helical antenna according to the invention.
Comme on l'a déjà indiqué, l'antenne hélicoïdale 2,
ainsi que toutes les variantes qui en ont été décrites, peut
être réalisée par dépôt métallique sur un mandrin support 7.
L'hélice peut ainsi être obtenue selon toute méthode
classique (métallisation puis sérigraphie, métallisation
puis masquage et photolithographie, selon la méthode décrite
dans la demande de brevet EP-0 465 658, etc...).As already indicated, the
L'hélice peut être réalisée sur la surface externe ou
interne d'un mandrin en un matériau isolant (lorsque ce
mandrin est tubulaire). De manière préférentielle, si
l'hélice 8 est réalisée sur la surface extérieure du mandrin
7 (ainsi que cela est représenté en figure 1), la
métallisation sera recouverte d'un revêtement de protection
(non représenté).The propeller can be made on the external surface or
internal of a mandrel made of an insulating material (when this
mandrel is tubular). Preferably, if
the
Lorsque l'on effectue une métallisation à l'intérieur d'un mandrin support, l'épaisseur de la paroi du mandrin sera de préférence faible, pour faciliter le couplage capacitif éventuel avec un brin extractible. De plus, il pourra être nécessaire d'assurer la rigidité de l'antenne hélicoïdale ainsi obtenue en insérant dans le mandrin une pièce de renfort quelconque en un matériau isolant.When metallizing inside of a support mandrel, the thickness of the mandrel wall preferably be low, to facilitate coupling possible capacitive with an extractable strand. Moreover, he it may be necessary to ensure the rigidity of the antenna helical thus obtained by inserting into the mandrel a any reinforcement piece of insulating material.
La méthode proposée de réalisation de l'hélice 8 par
métallisation est avantageuse, car elle permet de rendre
l'antenne hélicoïdale 2 très compacte, ce qui permet à cette
dernière d'occuper le moins de place possible à l'intérieur
du boítier 5 du radiotéléphone. En outre, la
reproductibilité de l'hélice ainsi réalisée est meilleure
par rapport à l'utilisation d'un fil bobiné.The proposed method of making
Par ailleurs, l'utilisation de cette méthode dans le cadre de l'invention est particulièrement avantageuse, car elle permet de réaliser aisément une hélice de pas et de largeur variables. On comprend bien en effet que la réalisation d'une telle hélice à l'aide d'un fil métallique bobiné, même si elle est concevable, est beaucoup plus complexe.Furthermore, the use of this method in the framework of the invention is particularly advantageous because it makes it easy to make a pitch propeller and variable width. It is well understood indeed that the realization of such a propeller using a metal wire wound, even if conceivable, is much more complex.
Selon une variante proposée par la présente invention
dans le procédé de fabrication de l'antenne hélicoïdale, on
peut, au lieu de procéder à une métallisation directement
sur un mandrin ayant la forme requise, effectuer un dépôt
métallique sur un film isolant plan et souple 20 (voir
figure 14A). Le film souple 20 peut être constitué notamment
de Kapton, de Mylar ou de Duroid (marques déposées). Sa
forme constitue la forme développée de la forme définitive
que l'on souhaite donner à l'antenne hélicoïdale. On élimine
ensuite, par sérigraphie, photolithographie ou autre, les
parties de la métallisation non nécessaires, de manière à
obtenir un motif 21 tel que, par assemblage en joignant deux
côtés opposés 20C et 20D du film 20, on obtient une hélice
de pas et de largeur voulus.According to a variant proposed by the present invention
in the manufacturing process of the helical antenna, we
can, instead of directly metallizing
on a mandrel having the required shape, make a deposit
metallic on a flat and flexible insulating film 20 (see
Figure 14A). The
Le film 20 présente à cet effet des vias métallisés
22, et sur sa face opposée à celle comportant le motif 21,
autour des vias métallisés 22, des pastilles métallisées 23
(voir figure 14B) destinées à assurer la continuité
électrique de l'ensemble.
L'assemblage du film 20 est réalisé par soudure sur un
mandrin (non représenté) de forme souhaitée (voir figure
14B).The
Cette méthode présente l'avantage d'être de mise en oeuvre plus simple (le dépôt sur une surface plane est plus simple à réaliser que le dépôt sur une surface de révolution), et de permettre de donner à l'antenne hélicoïdale une forme quelconque (tronconique, cylindrique, de section rectangulaire, etc...).This method has the advantage of being simpler work (depositing on a flat surface is more simple to realize that depositing on a surface of revolution), and allow to give to the antenna helical any shape (frustoconical, cylindrical, of rectangular section, etc ...).
On voit en outre, sur la figure 14A, que le film 20
présente, à sa partie supérieure, une "patte" 24
rectangulaire, de surface inférieure à celle du film 20, sur
laquelle on voit également un motif de métallisation 25
comportant une partie centrale 26 pleine, entourée d'un
spiralage 27. Cette patte 24 est destinée à être rabattue à
angle droit lors de l'assemblage du film 20 sur une forme
parallélépipédique à angles arrondis. La partie centrale
pleine 26 constituera alors le sommet capacitif de l'antenne
hélicoïdale, et le spiralage la partie d'inductance élevée.It can also be seen in FIG. 14A that the
Lorsque l'on ne souhaite utiliser qu'une capacité de
sommet (cf. figure 7A), la patte 24 peut être entièrement
métallisée par une métallisation pleine.When you only want to use a capacity of
top (cf. FIG. 7A), the
Le décrochement inférieur 28 du film 20 servira à
réaliser la languette d'interconnexion avec le câble coaxial
d'alimentation.The
Toutes les variantes qui viennent d'être décrites pour l'antenne selon l'invention comportent une alimentation par câble coaxial, ce câble coaxial étant relié d'une part à l'antenne hélicoïdale, et d'autre part à l'émetteur/récepteur du radiotéléphone avec lequel l'antenne selon l'invention est en relation.All the variants which have just been described for the antenna according to the invention comprise a supply by coaxial cable, this coaxial cable being connected on the one hand to the helical antenna, and on the other hand the radiotelephone transmitter / receiver with which the antenna according to the invention is related.
Il est possible de réaliser l'alimentation de
l'antenne selon l'invention d'une autre manière. On a ainsi
représenté aux figures 13A et 13B une variante possible pour
l'antenne hélicoïdale 2 de la figure 1. Ici, l'hélice 138
comporte deux portions 138A et 138B. La portion 138A est
constituée d'une métallisation 1381, par exemple sur la
surface extérieure du mandrin 7, de largeur et de pas
variable de manière à réaliser un sommet capacitif et une
inductance élevée, de la même manière qu'en figure 1. La
partie 138B comprend une métallisation 1382 sur la surface
extérieure prolongeant la métallisation 1381 mais ayant un
pas et une largeur constants, et une métallisation
correspondante 1383 sur la surface intérieure du mandrin 7
(tubulaire) en regard de la métallisation 1382 et plus large
que cette dernière.It is possible to supply power to
the antenna according to the invention in another way. So we have
shown in Figures 13A and 13B a possible variant for
the
La longueur électrique de la portion 138A est
d'environ un quart de la longueur d'onde, de même que celle
de la portion 138B. The electrical length of the
La courbe correspondante 133 donnant l'intensité du
courant i en fonction de la hauteur h le long de l'axe X
pour l'antenne hélicoïdale 132 ainsi obtenue est donnée en
figure 13C.The
La partie inférieure de l'antenne hélicoïdale 132 sert
ainsi à la fois d'élément rayonnant (métallisations 1381 et
1382) et de ligne d'alimentation (1382 et 1383), la
métallisation 1383 correspondant au conducteur de masse,
c'est-à-dire au conducteur extérieur du coaxial
d'alimentation, et la métallisation 1382 correspondant à
l'âme du coaxial d'alimentation (lorsque la métallisation
1381-1382 se trouve sur la surface intérieure du mandrin 7,
la métallisation 1383 se trouve alors bien entendu à
l'extérieur).The lower part of the
La méthode de fabrication de l'antenne hélicoïdale
selon les figures 13A et 13B peut être une des méthodes
décrites précédemment. On peut également réaliser l'antenne
132 par bobinage, bien que cela soit beaucoup moins aisé.The manufacturing method of the helical antenna
according to Figures 13A and 13B can be one of the methods
previously described. You can also make the
Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits.Obviously, the invention is not limited to embodiments which have just been described.
En particulier, une antenne selon l'invention ne comporte pas nécessairement de brin extractible. En effet, un tel brin n'est nécessaire que pour permettre à l'antenne de fonctionner quelles que soient les conditions, et une telle spécification n'est pas toujours formulée.In particular, an antenna according to the invention does not does not necessarily have an extractable strand. Indeed, such a strand is only necessary to allow the antenna to function whatever the conditions, and a such specification is not always formulated.
Par ailleurs, la disposition adoptée pour l'antenne selon l'invention par rapport au boítier du radiotéléphone ne constitue qu'un exemple. D'autres dispositions sont possibles sans sortir du cadre de la présente invention.In addition, the arrangement adopted for the antenna according to the invention with respect to the radiotelephone housing is just one example. Other provisions are possible without departing from the scope of the present invention.
Le fait d'utiliser une méthode de métallisation pour fabriquer l'antenne hélicoïdale selon l'invention permet en outre de réaliser aisément des circuits en constantes réparties ou localisées au sommet de l'antenne, ou encore des éléments de correction d'impédance supplémentaires. Using a metallization method to manufacturing the helical antenna according to the invention allows besides easily making circuits as constants distributed or located at the top of the antenna, or additional impedance correction elements.
On comprendra bien que la caractéristique essentielle de l'invention est de réaliser une hélice à pas variable et décroissant vers le sommet de l'antenne hélicoïdale, avec un fil dont la largeur décroit vers son sommet.It will be understood that the essential characteristic of the invention is to produce a variable pitch propeller and decreasing towards the top of the helical antenna, with a wire whose width decreases towards its top.
Claims (23)
- An antenna (1) for portable radio devices including a helical antenna (2) coupled at its base to a transmitter/receiver, the pitch of said conductive material helix (8) constituting said helical antenna (2) being variable according to the height of the helix, and decreasing from the base (8B) of said helical antenna to its top (8A), and the electrical length of said helix (8) being substantially equal to one half-wavelength, characterized in that said helix (8) is made from a conductive material wire whose width decreases from the base of said helical antenna to its top.
- An antenna according to claim 1 characterized in that the turns of said helix (8) at the top of said helical antenna (2) are in contact with each other to form a continuous conductive material surface so that said top (8A) is capacitive.
- An antenna according to claim 2 characterized in that the turns of said helix immediately before said capacitive top (8A) are very close together without being in contact with each other in order to produce an inductance higher than that of the remainder of said helix (8).
- An antenna according to either claim 2 or claim 3 characterized in that a bottom portion of said helix (8) has a constant pitch.
- An antenna according to any of claims 1 to 4 characterized in that said helix constitutes at its top a circuit with distributed or lumped constants.
- An antenna according to any of claims 1 to 5 characterized in that said helix (138) comprises over a part of its height a coaxial member (138B) including a central core (1382) and an outer conductor (1383), the coaxial member (138B) extending from the base of said helix (138) and having an electrical length substantially equal to one quarter-wavelength, said core (1382) extending to the top of said helix (1381) and said coaxial member (138B) being connected to the feed coaxial cable of said helical antenna (132).
- An antenna according to any of claims 1 to 6 characterized in that it includes, in addition to said helical antenna, a half-wave retractable whip (3) mounted on said device and adapted to be capacitively coupled to said helical antenna (2) when deployed and to be decoupled from said helical antenna (2) when retracted, the lengthwise direction of said whip (3) being substantially parallel to the axis (X) of said helix (8).
- An antenna according to claim 7 characterized in that said retractable whip (3) has a conductive material top (3A) end (15) whose length is short compared to that of said whip (3).
- An antenna according to claim 8 characterized in that said metallic end (15) is orthogonal to the lengthwise direction of said whip (3) and is electrically connected to said whip by an inductive portion (16), the whole being inserted into an insulative material covering (13).
- An antenna according to any of claims 7 to 11 characterized in that said whip (3) comprises a flat section conductive material strip (12) and is inserted into an insulative material covering (13).
- An antenna according to any of claims 7 to 9 characterized in that said whip (3) is made from an insulative material flexible film (13) into which is inserted a conductive line forming a crenellated structure (1012).
- An antenna according to any of claims 7 to 9 characterized in that said whip (3) is made from an insulative material flexible film (13) into which is inserted a conductive wire (1112) having the shape of a crushed spring.
- An antenna according to any of claims 7 to 12 characterized in that said retractable whip (3) is inside the helix (8) forming said helical antenna (2).
- An antenna according to any of claims 7 to 12 characterized in that said retractable whip (3) is outside the helix (8) forming said helical antenna (2).
- An antenna according to any of claims 7 to 14 characterized in that said retractable whip (3) is entirely surrounded by a metal shield (141) when retracted into said radio device.
- A method of manufacturing an antenna according to any of claims 1 to 15 characterized in that said helix (8) is obtained by depositing metal onto the outside surface of an insulative material former (7).
- A method according to claim 16 characterized in that said metallic deposit is covered with a protective material.
- A method of manufacturing an antenna according to any of claims 1 to 15 characterized in that said helix is obtained by depositing a metal onto the inside surface of a tubular insulative material former.
- A method according to claim 18 characterized in that said former is thin.
- A method of manufacturing an antenna according to any of claims 1 to 15 characterized in that said helix (8) is obtained by depositing metal strips (21) onto a substantially flat flexible film (20) corresponding to the developed shape of the final shape to be imparted to the helix, two opposite sides (20C, 20D) of said flexible film (20) being then welded together to obtain a helical shape of the deposit (21) and electrical continuity.
- A method according to any of claims 16 to 20 characterized in that said former is cylindrical, frustoconical or parallelepiped shape with rounded edges.
- A portable radio device characterized in that it includes an antenna (1) according to any of claims 1 to 15, said helical antenna (2) being disposed in the top part of a casing (5) of said device.
- A portable radio device characterized in that it includes an antenna (1) according to any of claims 7 to 15, said helical antenna (2) being disposed in the top part of a casing (5) of said device and said retractable whip (3) being inserted in a housing (14) which is part of said casing (5) when retracted and emerging from the top part of said casing (5) when deployed.
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